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Interfaz Humano-Máquina

Myo Action: un sistema de EMG y EMS que reduce el tiempo de reacción muscular

Investigadores de la Universidad de Chicago logran acortar hasta 25 milisegundos la brecha entre intención y movimiento sin pérdida de control.

La fisiología humana implica una brecha inherente entre la intención de mover un músculo y el inicio real del movimiento. Este retraso, si bien es una característica bien comprendida del sistema nervioso, puede ser una desventaja en situaciones que requieren respuestas rápidas. Myo Action busca mitigar esta limitación.

A diferencia de enfoques previos que intentaban leer la actividad cerebral para anticipar el movimiento, Myo Action opera de manera más directa y eficaz. El sistema se basa en la lectura de la actividad eléctrica de los nervios que preceden directamente al músculo, utilizando electromiografía (EMG). Una vez detectada la señal de intención, se emplea la estimulación muscular eléctrica (EMS) para inducir la contracción del músculo de forma casi inmediata.

Este método es, en cierto modo, contraintuitivo. La distancia física entre el punto de detección de la señal nerviosa y el punto de activación muscular es mínima. Sin embargo, aunque la señal de movimiento ya viaja, el proceso fisiológico de acumulación para generar un movimiento muscular completo aún consume tiempo. Myo Action interrumpe este proceso natural, provocando una contracción más rápida que el ciclo biológico completo.

Los resultados de las pruebas realizadas por el equipo de la Universidad de Chicago son significativos. Dependiendo del tipo de prueba, se observó una reducción de hasta 25 milisegundos en el tiempo de reacción en comparación con la ausencia de estimulación. Crucialmente, los sujetos de prueba reportaron mantener la sensación de agencia, es decir, percibían el movimiento como voluntario y bajo su propio control, algo que no siempre se lograba con métodos anteriores que lograban mejoras de apenas ocho milisegundos.

El hardware que integra Myo Action es un dispositivo ligero y ponible, construido alrededor de un microcontrolador Seeed Studio XIAO SAM D21. Todo el procesamiento de las señales se realiza en el propio dispositivo, lo que contribuye a su capacidad de respuesta inmediata y portabilidad.

Las implicaciones de esta tecnología son amplias. Podría encontrar aplicaciones en campos tan diversos como el entrenamiento deportivo de élite, donde cada milisegundo cuenta, o en la fisioterapia, para asistir en la rehabilitación y recuperación de la función muscular. No obstante, los desarrolladores señalan que la tecnología aún requiere una investigación exhaustiva y pruebas adicionales antes de estar lista para una implementación comercial a gran escala.

Por qué importa

La reducción del tiempo de reacción muscular tiene un impacto significativo en la interacción entre humanos y máquinas, así como en el rendimiento físico. Al acortar la brecha entre la intención y la acción, Myo Action aborda una limitación fisiológica fundamental, abriendo puertas a mejoras en el rendimiento deportivo, la rehabilitación y el control de prótesis o exoesqueletos.

Antecedentes

El retraso natural entre la intención cerebral y el movimiento muscular es una característica fisiológica conocida. La estimulación muscular eléctrica (EMS) se ha utilizado durante décadas para inducir contracciones musculares involuntarias. Intentos previos de acelerar el movimiento voluntario combinando lectura cerebral y EMS lograron solo pequeñas mejoras (aprox. 8 ms) y a menudo comprometían la sensación de control del usuario.

Datos clave

Reducción máxima del tiempo de reacciónHasta 25 milisegundos
Tecnologías empleadasElectromiografía (EMG) y Estimulación Muscular Eléctrica (EMS)
Sensación de control del usuarioPreservada
Microcontrolador principalSeeed Studio XIAO SAM D21
Institución desarrolladoraUniversidad de Chicago

Fuente original: Hackster.io

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